eSAF также называют синтетическим авиационным топливом (synthetic SAF), Power-to-Liquid (PtL) fuel, е-керосином.
Термин устойчивое топливо не означает устойчивость технических характеристик. Под устойчивым топливом подразумевается топливо, произведенного в рамках стратегии устойчивого развития.
Главная идея eSAF заключается в том, чтобы получить авиационное топливо, химически близкое к обычному керосину, но отказаться от нефти как основного источника углерода. Электроэнергия из возобновляемых источников используется для производства водорода (H2), а углерод получают из CO2. Затем из этих компонентов синтезируют углеводороды, которые после дополнительной переработки превращаются в авиационное топливо.
Таким образом, eSAF рассматривается как один из вариантов декарбонизации авиации, особенно на дальних маршрутах, где использование аккумуляторных электросамолетов пока технически крайне ограничено из-за высокой энергоемкости авиационных перевозок.
Чем eSAF отличается от обычного SAF
Устойчивое авиатопливо SAF (Sustainable Aviation Fuel) - более широкое понятие. Под ним понимают различные виды авиационного топлива, которые позволяют снизить выбросы парниковых газов по сравнению с традиционным ископаемым авиационным керосином.SAF может производиться из биологического сырья: растительных масел, отработанных пищевых масел, животных жиров, сельскохозяйственных и других отходов. К этой категории относятся, например, топливj, произведеннjе по технологии HEFA.
eSAF - это отдельная группа SAF, где основными исходными компонентами выступают водород и углерод, а ключевым источником энергии является электричество.
Почему разрабатывают SAF?
Ожидается, что в связи с развитием стратегий декарбонизации доля экологически чистого авиационного топлива в составе авиационного топлива к 2050 году составит 85%. SAF cнижает выбросы парниковых газов в жизненном цикле топлива до более 90% по сравнению с ископаемым аналогом.В дополнение к стратегии, предписывающей включение SAF в авиационное топливо, предпринимаются согласованные усилия по повышению экономической и экологической целесообразности SAF.
В настоящее время значительная часть производства SAF основана на гидроочищенных эфирах и жирных кислотах с использованием отработанного масла и жиров в качестве сырья. Однако доступность этого сырья ограничена из-за низкой производительности по сравнению с исходным сырьем.
В отличие от SAF из биогенного сырья, производство eSAF не ограничено дефицитом биомассы и зависит только от мощностей возобновляемой энергетики. Исследования стратегий производства электрохимического SAF ( e-SAF) проводятся в качестве перспективной альтернативы производству SAF на основе биомассы для удовлетворения будущих потребностей в соответствии с глобальными климатическими целями.
Из чего производят eSAF
Определяющей характеристикой производства e SAF является его высокая зависимость от электроэнергии в общем объеме потребляемой энергии процесса.Традиционный путь производства eSAF включает в себя получение синтез-газа посредством обратной реакции конверсии водяного газа (RWGS), использование экологически чистого водорода и углерода.
Топливо получают с помощью синтеза Фишера-Тропша (FTS), представляющего собой форму технологии преобразования энергии в жидкость.
Водород для eSAF должен производиться с использованием электроэнергии с низким уровнем выбросов. Наиболее часто речь идет о «зеленом» водороде, который получают электролизом воды с использованием возобновляемой электроэнергии.
В качестве источника углерода используется CO2. Он может улавливаться непосредственно из промышленных выбросов либо извлекаться из атмосферы с помощью технологий Direct Air Capture (DAC). Последний вариант особенно интересен с точки зрения создания замкнутого углеродного цикла, поскольку углерод сначала извлекается из воздуха, а затем возвращается в атмосферу при сжигании топлива.
При этом важно различать источник CO2. Если углекислый газ получают из ископаемого промышленного сырья, экологический эффект будет отличаться от варианта, при котором используется атмосферный или биогенный CO2.
Можно ли использовать eSAF в обычных самолетах
Именно совместимость с существующей авиационной инфраструктурой является одним из ключевых преимуществ синтетического SAF.Современные требования предусматривают использование одобренных SAF прежде всего в смесях с традиционным авиационным керосином. Максимальная доля зависит от конкретной технологии производства и соответствующего стандарта сертификации.
В перспективе отрасль движется к увеличению допустимой доли SAF и расширению перечня сертифицированных технологий. Поэтому eSAF потенциально позволяет постепенно увеличивать долю синтетического топлива без одномоментной замены самолетов, двигателей и всей системы снабжения аэропортов.
Однако конкретная возможность использования топлива определяется его сертификацией и требованиями к конкретному виду SAF, а не только тем, что оно называется eSAF.
Основные ограничения
Главная проблема eSAF сегодня - стоимость.Производство синтетического авиационного топлива требует большого количества электроэнергии и дорогостоящего оборудования. В цепочке одновременно присутствуют электролизеры, установки получения и подготовки CO2, синтез топлива, оборудование для очистки и переработки продукта.
Еще одна проблема - низкая эффективность всей цепочки преобразования энергии. Электроэнергия сначала превращается в водород, затем водород и CO2 - в жидкие углеводороды, после чего топливо сжигается в авиационном двигателе. На каждом этапе происходят энергетические потери.
Поэтому прямое использование электричества в тех сферах, где это возможно, обычно энергетически эффективнее. Смысл eSAF прежде всего в тех секторах, где прямой переход на электричество затруднен - прежде всего в дальней авиации.
Для массового внедрения eSAF потребуется сформировать новую промышленную цепочку. Необходимо одновременно наращивать производство низкоуглеродной электроэнергии, электролизеров и водорода, мощности по улавливанию CO₂, синтетические топливные заводы и инфраструктуру транспортировки и хранения.
Отдельный вопрос - расположение таких производств. Экономически привлекательными могут стать регионы с большим объемом дешевой солнечной или ветровой энергии.
